02.10.2019 13:31
В 1963 году в Кордове (Испания) на корриде произошел следующий случай: бык бросился на тореадора, но тот нажал кнопку на устройстве которое держал в руке и бык в секунду потерял к нему интерес и ушёл в сторону. Все присутстующие стали свидетелями демонстрации прямого контроля сознания. В часть мозга быка был вживлён мозговой имплант, массив электродов, когда тореадор Хосе Дельгадо, инженер в области нейронных технологий, включил его, бык перестал чувствовать агрессию. Мозговой имплант Дельгадо стала ключевым моментом в объединении высшей нервной деятельности и разработке мозговых имплантов.
Открытие биоэлектричества
Мы давно знакомы с электрической природой живых существ. Электрический угорь может ударить током, напряжение которого от 10 вольт, но впервые доказательства, что все живые существа являются в определённом смысле «электрическими», представил Луиджи Гальвани. В 1780 году Гальвани делал разрезы на мёртвой лягушке и нога лягушки дернулась. Гальвани понял, что скальпель накопил статическое электричество которое «оживило» лягушку, а значит у нее существовала внутренняя электрическая схема. Тогда он и осознал, на чём основана нервная система.
Нейроконтроль
Если мозг работает на основе электричества, то с помощью электрической стимуляции можно управлять движениями живых существ. Немецкие неврологи Эдвард Хитциг в 1870 году исследовали мозг собаки, подвергли его электрической стимуляции, тем самым подтверили, что разные стимулируемые части коры головного мозга отвечают за разные мышцы.
А как насчёт людей? Можно ли также управлять мозгом человека?
Американский нейрохирург Робертс Бартоломью обследовал женщину, у которой на голове была рана и отверстие в черепе. С ее согласия он провел эксперимент: стимулировал открытую часть ее мозга с помощью электродов и увидел как руки и ноги стали двигаться. Врач повысил напряжение и простимулировал мозг сильнее. На лице отразилось страдание, она начала плакать и затем потеряла сознание.
Человеческим мозгом действительно можно было управлять с помощью электрической стимуляции. Эксперимент Бартоломью заложил теоретическую базу для разработки нейронных имплантов.
Дистанционное управление
В конце 1940-х годов лоботомия, когда лобная доля пациентов-сумасшедших разрушается для успокоения этих больных, была в моде по всему миру. Но можно ли было избежать подобных разрушительных хирургических вмешательств, разработав электрические импланты, которые достигали тех же эффектов?
Тот же самый инженер, Хосе Дельгадо (тореадор с быком), изобрел «хемитрод», который мог автоматически внедрять лекарства в ту или иную часть мозга больных эпилепсией и шизофренией.
Также он провел эксперименты с животными, показав, как мозговые импланты могут менять настроение. Самка макаки избежала нападения агрессивного альфа-самца при активации электродов-стимуляторов в мозге самца. Или наоборот, стимулировав мозг спокойной женщины, в результате чего она впала в ярость.
Исследования Дельгадо вызвали негативную реакцию у общества. Резонанс вокруг электрошоковой терапии надолго замедлил развитие нейронных интерфейсов.
Слух и зрение
Наверное самый успешный в истории нейропротез - это кохлеарный имплант. Это устройство вернуло слух миллионам глухих людей.
Ушная улитка преобразует звуковые волны (механические сигналы) в нервные импульсы (электрические сигналы), которые мозг интерпретирует в знакомые нам звуки. Первый имплант, который стимулировал нерв улитки в обход повреждённой, был создан американскими инженерами Уильямом Хаусом и Джоном Дойлом в 1961 году. И по сей день их детище используется по всему миру.
Со слепыми было сложнее. Прогресс в данном случае шёл намного медленнее, чем с кохлеарным имплантом. В 1950-х годах произошел первый сдвиг в этом направлении: учёные обнаружили, что электрическая стимуляция зрительной коры может вызывать красочные зрительные галлюцинации. Первый имплант для стимуляции сетчатки был протестирован лишь в 2002 году. Американскому инженеру Роберту Гринбергу удалось создать имплант, который первоначально опознавал только простые формы, но это уже был прорыв который окрестили "нереальным чудом".
Ныне, благодаря инженерам Федеральной политехнической школы Лозанны, создан имплант сетчатки, который фактически слепого человека переводит в разряд зрячего. Данное достижение в области технологий несомненно - одно из самых феноменальных в истории человечества.
Технология идет дальше в мозг
Болезнь Паркинсона. Моторное расстройство, поражающее пожилых людей и в конечном итоге приводящее к полному параличу и смерти. Казалось, это нельзя остановить. Но снова пришла на помощь нейроинженерия.
В легких случаях сегодня назначают препарат леводопа, который в мозге превращается в дофамин, координирующий движения нейромедиатор. В более тяжелых случаях требуется радикальное вмешательство — глубокая стимуляция мозга.
Учёные в начале 1990-х годов пришли к выводу, что искусственное поражение структуры мозга с помощью электрического торможения нейронов облегчает симптомы болезни.
Сегодня системой глубокой стимуляции мозга лечат не только болезнь Паркинсона, но и эпилепсию и даже депрессию.
Еще дальше вперед
А как насчёт людей с параличом, они же вообще не способны двигаться? И тут уже требуется разработка бионических конечностей, оснащённых устройствами с нейроинтерфейсом.
В 2000 году бразильский нейроинженер Мигель Николелис продемонстрировав обезьяну, которая управляла роборукой с помощью мозга. Затем чуть позже продемонстрировал, как обезьяна с помощью мозгового импланта может двигаться.
Однако на этом пути есть и обратная сторона медали — проблема во взаимодействии устройства с нервной системой. Протезным системам на сегодняшний день не хватает проприоцепции. Проприоцепция — это такое внутреннее чувство, позволяющее ориентировать части тела друг относительно друга. Людям с протезами, оснащёнными нейроинтерфейсом: постоянно приходится следить за своими руками и ногами, каждое движение для них - это очень медленный процесс.
Сейчас инженеры вовсю пытаются разработать системы обратной связи, которые стимулировали бы нейроны, и создавали бы тем самым искусственную проприоцепцию.
И еще дальше
Все ранее описанные эксперименты с мозговыми имплантами проводились посредством электростимуляции. Новая технология — оптогенетика — шагнула еще дальше.
Американский инженеро Эд Бойден дал начало новому направлению - оптогенетике, где вместо электричества основа это свет. С помощью него проводится стимуляция и торможение нейронов. Теперь можно создать внутри нейронов светочувствительные каналы. А их - активировать светодиодами, вживлёнными в мозг.
Электростимуляцию можно сравнить с молотком — бьем по всем типам нейронов сразу. Оптогенетика умеет стимулировать только нужные, необходимые нейроны.
Превратится ли человек в киборга?
Дыма без огня не бывает. Теперь о неприятностях.
Пока что мозговые импланты использовались сугубо в медицинских целях и только для лечения или восстановления работоспособности больных людей.
В 2002 году британский инженер Кевин Уорвик провел эксперимент - вживил себе в руку массив электродов, после чего рассказал, что нет никаких проблем вживить такую штуку и в мозг.
В последнее время эта тема заинтересовывает все больше коммерсантов. В частности, Илон Маск основал компанию Neuralink, которая пытается создать гибкие мозговые импланты. Маск сообщает о том, что его будущие открытия искусственного интеллекта смогут подчинить себе человека.
По материалам https://medium.com/cybertrop-h-ic/the-h ... 492eb48b04
